3. Кругове, еліптичне та пульсуюче магнітні поля.

Обертаючи магнітне поле статора може бути круговим або еліптичним.

Кругове поле характеризується тим, що просторовий вектор магнітної індукції такого поля обертається рівномірно і своїм кінцем описує коло, тобто його значення в любій точці простору залишається незмінним.

Кругове обертаюче магнітне поле створюється 3-фазною обмоткою статора, якщо вектори магнітної індукції кожної фази – однакові.

Це забезпечується тим, що фазні обмотки виконують однаковими, їх осі зміщують в просторі на 120⁰ і вмикають їх до мережі з симетричною 3-фазною напругою.

Кругове обертове поле можна отримати також за допомогою 2-фазної обмотки статора, для чого осі обмоток зміщують в просторі на 90⁰ і живлять їх струмами, зсунутими по фазі відносно одного від другого на 90⁰.

Значення цих струмів повинні бути такими, щоб їх м.р.с. були однаковими.

Якщо ці умови не виконуються, то обертаюче магнітне поле стає не круговим, а еліптичним.

Еліптичне обертаюче магнітне поле має дві складові – прямо обертаючу (основну) та зворотну обертаючу, що завжди менше основної.

Зворотне магнітне поле в електричних двигунах створює протидіючий (гальмівний) момент, та погіршує експлуатаційні властивості електричного двигуна.

В 3-фазній машині магнітне поле буде еліптичним, якщо обмотку статора ввімкнути в мережу з несиметричною напругою, або якщо обмотки фаз будуть несиметричними, тобто мати різні опори та різні числа витків!

Магнітне поле буде також еліптичним при неправильному з’єднані фазних обмоток статора, тобто коли початок і кінець однієї із обмоток буде переплутано. В такому випадку В_max = , a В_min = .

Якщо пряма та зворотна складові магнітного поля будуть однакові, то результуюче магнітне поле стає пульсуючим.

Вектор індукції цього поля нерухомий в просторі, а лише змінюється в часі від + В_max до - В_max і проходять через 0, коли В_пр і В_зв знаходяться в протифазі.

Пульсуюче магнітне поле створює однофазна обмотка, яка включена в мережу змінного струму.

Контрольні питання:

1. Принцип дії генератора змінного струму.

2. Принцип дії АД.

3. Які функції виконує обмотка статора в генераторі та двигуні?

4. Переваги та недоліки одношарових та двошарових обмоток.

5. Як змінити напрямок обертання магнітного поля статора?

Тема: РЕЖИМИ РОБОТИ ТА БУДОВА АСИНХРОННОЇ

МАШИНИ.

1. Режими роботи асинхронної машини. Принцип зворотності

(оборотності).

0. Режим роботи двигуна.

Обертове магнітне поле, зчіплюючись з К.З. обмоткою ротору, створює (наводить) в ній е.р.с., під дією якої в стержнях обмотки ротора виникають струми.

В результаті взаємодії цих струмів з обертовим магнітним полем статора на роторі виникають електромагнітні сили, які створюють електромагнітний обертовий момент, під дією якого ротор АД починає обертатися з частотою п₂<п₁ в напрямку обертання поля статора.

Якщо ротор АД механічно з’єднати з валом любого механізму, обертовий момент електричного двигуна, долаючи протидіючий (навантажуючий) момент механізму, приведе робочий механізм в роботу.

Таким чином, електрична енергія (потужність) Р₁, що надходить до електричного двигуна з електромережі, перетворюється в електричному двигуні в механічну Р₂ , яка передається виконуючому механізму.

Різниця частот обертання магнітного поля статора п₁ та ротор п₂ характеризується ковзанням

S =

При збільшенні навантаження частота обертання п₂ – зменшується і ковзання збільшується:

0≤ S≤1

Якщо п₂=0, S = 1 (ротор нерухомий – пуск)

Якщо п₂≈ п₁, S ≈0 (х.х.)

Ковзання, яке відповідає номінальному навантаженню, називають номінальним:

S_н = (1-8)%

Для двигунів великої потужності S_н =1%, малої – 8%.

п₂≈ п₁ (1-S)

0. Генераторний режим.

Якщо ротор обертати з частотою п₂ > п₁, напрямок обертання ротора відносно магнітного поля статора змінюється на зворотній, тобто ротор буде випереджати поле статора і ковзання стає негативним, а е.р.с., що наводиться в обмотці ротора, змінює свій напрямок.

Також змінює свій напрямок і момент електродвигуна, він стає гальмівним відносно обертового моменту ПД.

В цьому випадку механічна потужність ПД буде перетворюватись в електричну потужність Р₂ змінного струму.

Особливістю роботи асинхронного генератора є те, що обертове магнітне поле ва ньому створюється реактивною потужністю Q 3-фазного джерела струму (мережі), в яку він ввімкнений і в яку він віддає вироблену активну потужність Р₂.

Таким чином, для роботи асинхронного генератора необхідне джерело змінного струму, при підключенні до якого настає збудження генератора, тобто виникає обертове магнітне поле.

В генераторному режимі - ∞ < S < 0.

1.3. Режим гальмування противвімкнення.

Якщо у працюючого 3-фазного АД змінити місцями будь-які два провода що підключені до мережі, то магнітне поле статора змінить напрямок обертання на протилежний, а ротор під дією сил енергії буде продовжувати обертатися в тому ж напрямку, тобто поля статора і ротора будуть обертатися в протилежних напрямках.

Такий режим роботи називають електромагнітним противвімкненням.

Активна потужність, що надходить із мережі, витрачається на компенсацію механічної потужності ротора, що обертається під дією сил енергії, тобто на його гальмування.

В режимі противвімкнення

Підводячи підсумок сказаному про режими роботи АД, слід визначити наступне:

1. Для АД з характерною різницею в частотах обертання п₁ та п₂.

2. Найбільш розповсюдженим є режим двигуна, тому АД є основою сучасного електроприводу (простота будови, висока надійність).